口罩和可移除的杀灭性金属或杀灭性金属合金插入件的制作方法

安全;消防;救生装置及其产品制造技术1.本发明属于口罩技术领域，特别涉及一种口罩的插入件。背景技术：2.随着全世界covid-19大流行病的兴起，口罩的使用在大多数国家呈指数级增长。然而，即使在这种全球健康危机之前，具有过滤能力的口罩也经常被佩戴用于广泛的目的和应用。此类口罩可以包括一次性口罩，例如由美国食品药品监督管理局(fda)批准用作医疗设备和由医疗专业人员佩戴的设备的那些口罩；一次性多用途口罩，例如工业和家庭消费者使用的防尘口罩和呼吸器；硬质多用途口罩；以及用于不同环境和情况的许多其他类型。一些口罩经标记用于具体应用，例如外科、牙科、医疗程序、隔离和激光口罩。3.此类口罩具有几种设计。一种类型是用一根或两根系带或弹性带固定至佩戴者头部的布、机织织物或柔性材料，借助于对鼻梁的柔性调节来贴合面部，并且可以是扁平/有褶的或鸭嘴形的形状。另一种类型的口罩是预模制或预成形的，用单根或双根弹性带粘附至头部，并且对鼻梁具有柔性调节。第三种类型是扁平/有褶的，并且用耳套圈固定至头部。呼吸器型口罩通常包括可移除或可更换的过滤器和/或呼气阀。4.已经确定了由fda批准用作医疗设备的口罩具有防护血液和体液渗透的特定水平。口罩通常有助于阻止佩戴它们的人传播飞沫。它们通常还用于防止飞溅或喷溅到达口罩佩戴者的口和鼻，但是通常未旨在防范非常小的颗粒气溶胶。5.杀灭性(杀死病原体和微生物)金属(例如但不限于铜、银、金和相关合金，例如青铜和黄铜)通常掺入至常规机织或纤维口罩的棉、机织有机物或聚合物织物结构材料中，以改善杀灭性作用和空气净化，因为此类金属具有杀灭性(杀死)抗微生物特性。在一些情况下，也可以将杀灭性溶液应用于常规结构的口罩材料。然而，即使应用此类杀灭性物质，常规口罩的主要结构材料对于佩戴者仍然存在显著的问题。6.在常规机织或纤维口罩中，棉、机织有机物或聚合物织物主要结构材料通常未提供对水或血液的物理屏障。相反，此类材料通常表现出芯吸作用(wicking)，该芯吸作用实际上促进了水或血液的渗透，而不管水或血液是否飞溅或倾倒在口罩上。虽然细菌、病毒和其他病原体通常需要水滴来穿过空气，但是芯吸作用允许细菌和病毒渗透口罩，从而降低了口罩的过滤效果。7.机织或纤维口罩通常也是一次性使用的，试图对此类口罩消毒(例如通过高压灭菌的过程)可能会通过削弱或改变其单根纤维或机织特性而对口罩的主要结构材料产生不利影响。因此，在一次性使用之后的处置通常变得必要。如果将杀灭性金属材料交织至此类口罩的纤维中，则这些材料在处置期间会损失，这是浪费的并且不环保。技术实现要素：8.一种用于口罩的可移除的插入件包括插入件主体，该插入件主体主要由包括杀灭性(cidal)金属或杀灭性金属合金的材料构成。杀灭性金属或杀灭性金属合金也是插入件主体的主要结构部件。当口罩戴在佩戴者的面部时,插入件定位在口罩上，以允许插入件主体覆盖佩戴者的口、鼻、或口和鼻的至少一部分。插入件可以从口罩中移除，用于消毒和/或以后与相同或不同的口罩一起重复使用。9.插入件包括过滤部分，该过滤部分也包括杀灭性金属网或杀灭性金属合金网。杀灭性金属或杀灭性金属合金网提供了插入件的杀灭性作用、空气净化和自消毒。在一些预期实施方案中，过滤部分的杀灭性金属或杀灭性金属合金网具有足够小的平均金属丝直径和平均开口宽度，以防止水或血液由于水或血液粘度而渗透通过过滤部分。然而，为了允许额外的口罩消毒和重复使用，过滤部分网还具有足够大小的平均金属丝直径和平均开口宽度，以允许消毒溶液由于消毒溶液粘度小于水或血液粘度而渗透。10.在一些实施方案中，在插入件主体中使用杀灭性金属或杀灭性金属合金允许通过例如加热或高压灭菌等方法进行额外的口罩消毒的可替代方式。附图说明11.为了更全面地理解和认识本发明及其许多优点，将结合附图参考以下对本发明的详细描述。12.图1是根据本发明的一个预期实施方案的可移除的插入件的前视图；13.图2a是图1的插入件和根据本发明的口罩的后透视图；14.图2b是附接至图2a的口罩的图1和图2a的插入件的后视图；15.图3是根据本发明的一个预期实施方案的可移除的插入件的前视图；16.图4是根据本发明的一个预期实施方案的可移除的插入件的前视图；17.图5a是根据本发明的一个预期实施方案的插入件和口罩的后透视图；18.图5b是附接至图5a的口罩的图5a的插入件的后透视图；19.图6a是根据本发明的一个预期实施方案的插入件和口罩的前分解透视图；20.图6b是附接至图6a的口罩的图6a的插入件的前透视图；21.图7是根据本发明的一个预期实施方案的可移除的插入件的前视图；22.图8是根据本发明的一个预期实施方案的可移除的插入件的前视图；23.图9a是根据本发明的一个预期实施方案的口罩的前视图；24.图9b是根据本发明的一个预期实施方案的附接至图9a的口罩的可移除的插入件的后视图；25.图10a是根据本发明的一个预期实施方案的口罩的前视图；以及26.图10b是根据本发明的一个预期实施方案的附接至图10a的口罩的可移除的插入件的后视图。具体实施方式27.参照附图，通过示出和描述的几个实施方案和附图，一些附图标记用于指定相同或相应的部分。相应部分的变化在具体实施方案中加小写字母表示。在附图中描绘但未描述的部件中的后续变化旨在对应于先前提及的具体实施方案，并且在他们形式或功能上变化的范围内进行讨论。通常应当理解，在不脱离本发明的预期范围的情况下，实施方案中的变化可以互换。28.图1描绘了本发明的可移除的插入件10a的可见的前侧8a的前视图，其具有插入件主体12a和顶部附接带14a。插入件主体12a包括过滤部分16a，其是扁平且柔性的铜网片。如从图1最佳理解的，过滤部分16a包括整个插入件主体12a，使得制造它的铜是插入件主体12a的主要结构部件。顶部附接带14a定位在靠近插入件主体12a的顶部边缘18a的前侧8a上，以最小化对气流的干扰，同时允许插入件10a附接至口罩并且保持可移除地附接至口罩。附接带14a可以包括常规粘合剂(例如胶水或橡胶胶合剂)、机械或挂钩附接件(例如velcrotm带)，或允许插入件10a的粘合或机械定位的任何其他非永久性布置。29.现在参照图2a和图2b，图2a描绘了图1的插入件10a的后视图，该插入件具有可见的后侧19a和刚好在插入件附接之前的常规扁平口罩20a，图2b描绘了附接至扁平口罩20a的插入件10a的后视图，如图2a所示，附接带14a的保护性覆盖物22a在口罩附接之前可以移除。一条软斜纹棉布24a定位在插入件主体12a的后侧19a上的顶部边缘18a附近，用于对佩戴者的面部进行额外覆盖，同时最小化对通过过滤部分16a的气流的干扰。30.进一步参照图2a和2b，常规扁平口罩20a包括棉或带有弹性耳带28a的机织纤维口罩主体26a，弹性耳带28a锚固在侧折叠部29a处，以允许佩戴者将口罩20a完全定位在佩戴者的口和鼻上。口罩褶30a延伸口罩20a的宽度，以允许口罩20a的其他扁平形状可延伸地从下巴到远高于佩戴者的鼻的鼻孔贴合在佩戴者的面部特征上。31.作为杀灭性金属，过滤部分16a和插入件主体12a的铜能够杀死大多数病原体和微生物，但对人无害。当佩戴者通过插入件呼吸时，过滤部分16a的网释放铜离子，该铜离子可以粘附至穿戴者的粘液层并且有助于防止一些疾病(例如感冒)。插入件主体12a的铜网28a对于过滤掉大多数小颗粒物质也高度有效。此外，铜具有抗炎特性，并且有可能能够缩小发炎的鼻膜和鼻窦肿胀，可能会增加使用者的舒适度。在图1至图2b的这种概念性示例中，插入件主体12a是铜网，其具有约0.0045英寸的金属丝直径和0.00555英寸的开口宽度，具有约30.3％的开口面积，并且每线性英寸约100×100目，例如从新泽西州罗汗柏林的belleville wire cloth company购买的物品#100×1000.0045cu或类似物品。32.进一步参照图1至图2b，过滤部分16a的铜网形成插入件主体12a。因此，网的铜材料本身是插入件10a的主要结构部件。尽管这种说明性示例利用铜作为插入件10a的主要结构部件，但是应当理解，在本发明的预期范围内，也可以使用其他杀灭性金属或杀灭性金属合金(例如银、金、青铜、黄铜和更多外来杀灭性合金)作为插入件10a的主要结构部件。在本发明的预期范围内，此类杀灭性金属或杀灭性金属合金也可以用作插入件的过滤部分，其中过滤部分不延伸插入件的整个宽度或不延伸至插入件的整个尺寸范围。33.例如，快速参照图3，本发明的另一个预期插入件10b包括插入件主体12b，其具有不延伸穿过插入件主体12b的整个表面的由杀灭性金属或杀灭性金属合金网构成的过滤部分16b。非网状杀灭性金属或杀灭性金属合金的非网状区域32围绕网状过滤部分16b的所有四个侧面，以占据插入件主体12b的扁平表面的大部分。然而，过滤部分16b仍占据插入件主体12b的扁平表面的足够部分，以允许足够的空气流在使用期间渗透并通过插入件10b。34.再次参照图1至图2a，插入件主体12a的铜网是疏水性的，使得由于自然的水张力和典型的水粘度，倾倒的水和水滴倾向于不渗透口罩。血液的粘性约是水的八倍。因此，应用至插入件主体12a的水或血液倾向于形成珠状，而不是通过过滤部分16a的铜网或由其吸收。图1至图2b所示的示例预期了插入件10a中的铜网，其具有约0.0045英寸的金属丝直径和约0.00555英寸的开口宽度，并且每线性英寸约100×100目。应当理解，一些优选实施方案利用具有类似的驱水疏水特征的网。具有约0.0014至0.0045英寸的金属丝直径和约0.00170至0.00555英寸的开口宽度以及每线性英寸约100×100至325×325目的网很可能表现出类似的疏水特征。进一步预期，可以适当地实施具有小于约0.0100英寸、优选小于约0.0070英寸的金属丝直径的任何此类杀灭性金属网或杀灭性金属合金网。35.尽管这种范围仅排斥和抵抗水或血液的芯吸渗透，但是这种范围还允许消毒，随后重复使用带消毒剂的插入件，并且佩戴者容易呼吸，使得空气流过网而不流入或流出间隙。例如，异丙醇粘度低会允许渗透图1至图2b的插入件10a的过滤部分16a的铜网，并且因此允许使用酒精为插入件消毒。70％异丙醇溶液会具有比水或血液更低的粘度，这也允许使用这种溶液作为相同插入件10a的消毒剂。由于过滤部分16a和主要结构部件/插入件主体12a都是杀灭性铜，因此这些结构消毒优点将是对自然消毒的补充。在一些实施方案中，通过加热或高压灭菌插入件来实现额外的消毒或灭菌可以是进一步有利的。例如，在图1至图2b中，可以在从口罩20a移除之后加热或高压灭菌插入件10a。36.尽管本发明已经示出和描述为具有用于将本发明的插入件定位和附接至口罩的单个顶部附接带，但是应当理解，在本发明的预期范围内，其他附接方式也是可能的。例如，图4描绘了具有插入件主体12c的插入件10c的前视图，该插入件主体12c连同靠近顶部边缘18c的顶部附接带14c一起还包括靠近插入件主体12c的底部边缘36c的底部附接带34以及靠近插入件主体12c的侧边缘40c的侧附接带38。类似于顶部附接带14c，底部附接带34和侧附接带38可以包括常规粘合剂(例如胶水或橡胶胶合剂)、机械或挂钩附接件(例如velcrotm带)，或允许插入件10c的粘合或机械定位的任何其他非永久性布置。37.进一步应当理解，在本发明的预期范围内，本发明的插入件也可以以其他方式定位和附接至口罩。例如，图5a和图5b描绘了本发明的插入件10d和口罩20d的后视图，口罩20d具有在口袋顶部44开口的口袋42。在大多数预期实施方案中，口袋42由与口罩20d的其余部分相同的材料构成，或者可替代地，由大约至少同样透气的材料构成。图5a中示出了在附接至口罩20d之前的插入件10d，因为插入件10d以向下方向46朝向开口口袋顶部44移动。38.如通过比较图5a和图5b最佳理解的，然后插入件10d的底部边缘36d通过开口口袋顶部44插入，口袋42本身的大小足以容纳插入件10d的两侧边缘40d，并且允许封装插入件主体12d的大部分或全部剩余尺寸，以便在使用期间进行附接以及正确定位和对齐。开口口袋顶部44还可以包括内部护套纸(overflap)(图5a和图5b中未示出)，以装配在插入件主体12d的顶部边缘18d上，用于在插入件10d附接至口罩20d时进一步固定。应当理解，此类附接方法对于其中口罩20d可重复使用或其中口罩材料适于表面粘合或附接的实施方案将会特别有用。39.用于通过将插入件封装在口罩内来定位插入件的其他口罩构造也在本发明的预期范围内。例如，图6a描绘了本发明的口罩20e和插入件10e的分解前视图，其中插入件包括沿顶部边缘18e、底部边缘36e和侧边缘40e的倒转折叠部48e。口罩主体26e分成内层50和外层52，层50和52中的每一个具有顶部折叠部54、底部折叠部56和侧折叠部29e，以形成每个层50和52的外周边。如通过比较图6a的分解图和图6b的口罩20e和插入件10e的组装图最佳理解的，内层50的倒转折叠部48e中的每一个允许使用表面粘合(例如velcrotm带)或者可移除或化学粘合剂(例如胶水或橡胶胶合剂)将倒转折叠部48e沿其长度连接而附接至外层52的倒转折叠部48e，以将口罩20e的单独层50和52结合在一起。当口罩20e和插入件10e如图6b所描绘的组装时，内层50和外层52的大小允许插入件主体12e的顶部边缘18e、底部边缘36e和侧边缘40e装配在口罩20e的附接的侧折叠部29e内，以允许插入件10e完全封装在固定定位在口罩20e内的层50和52之间，以供使用。40.尽管本发明已经示出和描述为使用由扁平且柔性的铜网片构成的口罩插入件，但是应当理解，在本发明的预期范围内，可以通过结合不同的折叠、压制、冲压或弯曲技术来硬化或操作包括插入件的主要结构部件的杀灭性金属或杀灭性金属合金材料的柔性。例如，图7描绘了本发明的插入件10f的前视图，其具有添加至插入件主体12f的铜网的多个褶58，这些褶水平地并且部分地沿插入件主体12f和过滤部分16f的宽度延伸。除了增加插入件10f的总体硬度之外，褶58还提供了额外的成角度的表面区域，以允许增加空气与过滤部分16f和插入件主体12f的网中的铜离子的相互作用，从而增强杀灭性作用和空气净化。41.其他硬化插入件操作也是可能的。例如，图8描绘了本发明的插入件10g的前视图，其具有添加至插入件主体12g的铜网的多个折叠部60。折叠部60沿插入件10g的插入件主体12g和过滤部分16g的整个宽度水平延伸。类似于图7中的褶58，图8中的折叠部60也增加了插入件10g的总体硬度。折叠部60进一步提供了易于制造的手段，用于硬化插入件10g，同时为插入件主体12g和过滤部分16g提供了额外的铜网分层。这种额外的分层允许增加空气与过滤部分16g和插入件主体12g的网中的铜离子的相互作用，从而增强杀灭性作用和空气净化。42.尽管本发明已经示出和描述用于与柔性扁平口罩一起使用，但是应当理解，在本发明的预期范围内，本发明还可以以其他类型的口罩实施，包括模制和非扁平口罩。例如，图9a描绘了常规呼吸器类型的口罩20h的前视图，其具有单一柔性头带28h和预模制的非扁平形状，以容纳佩戴者的面部。图9b描绘了图9a的口罩20h的后视图，其具有附接的已成形插入件10h。插入件10h包括插入件主体12h和过滤部分16h，该过滤部分16h由作为插入件10h的主要结构部件的杀灭性金属或杀灭性金属合金构成，并且成形、冲压或模制以装配在口罩20h内并且与其预模制或非扁平形状匹配。插入件主体12h沿其顶部边缘18h、底部边缘36h和侧边缘40h的匹配成形与口罩20h的预模制非扁平成形都允许插入件10h正确对齐/定位和附接至口罩20h。43.进一步应当理解，本发明还可以在利用额外的过滤装置的口罩中实施。例如，图10a描绘了过滤面罩呼吸器类型的口罩20i，其除了双柔性头带28i之外还具有额外的过滤装置62和预模制非扁平形状，以容纳佩戴者的面部。图10b描绘了图10a的口罩20i的后视图，其具有附接的已成形插入件10i。插入件10i包括插入件主体12i和过滤部分16i，该过滤部分16i由杀灭性金属或杀灭性金属合金(即插入件10i的主要结构部件)构成，并且成形、冲压或模制以装配在口罩20i内并且与预模制或非扁平形状匹配。插入件主体12i沿其顶部边缘18i、底部边缘36i和侧边缘40i的匹配成形与口罩20i的预模制非扁平成形都允许插入件10i正确对齐/定位和附接至口罩20i。44.本领域的技术人员将认识到，本发明能够具有与所示和所述的那些实施方案不同的实施方案。应当理解，在不脱离本发明本身的情况下，所公开的装置的结构的细节和方法可以以各种方式改变。因此，本发明的附图和详细描述应被视为包括不脱离本发明的精神的范围的此类等同物。









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